Значение фтора в жизнедеятельности растений (часть 1)
В периодической системе элементов Д.И. Менделеева фтор имеет девятый порядковый номер и принадлежит к VII группе галоидов, во всех соединениях он одновалентный. Фтор — самый активный металлоид, образующий со всеми другими элементами соединения, многие из которых исключительно устойчивы. Из соединений галлоидов с металлами фтор вытесняет хлор, бром, йод, занимая их место. Кислород также из большинства своих соединений вытесняется фтором.
В свободном состоянии фтор не встречается, его получают путем электролиза расплавленных солей. При соединении фтора с водородом образуется бесцветный газ, обладающий резким запахом, — фтористый водород, водный раствор которого является плавиковой кислотой. При взаимодействии фтористого водорода с кварцем образуется бесцветный газ — четырехфтористый силиций, водный раствор которого является кремнефтористой кислотой.
Соли фтористоводородной кислоты называются фторидами, большинство из них являются труднорастворимыми. Хорошо растворимы лишь фториды Na, К, Ag, Al. Sn, Hg. Чем больше выражены металлические свойства у вступающего в реакцию с фтором элемента, тем большей прочностью, меньшей летучестью и меньшей реакционной способностью отличается фторид. При наличии влаги при нагревании фториды разлагаются, образуя окиси металла и фтористый водород.
Малый объем фтора (радиус иона фтора почти равен радиусу иона кислорода) обусловливает сильно выраженную способность к комплексообразованию. Известно более 600 комплексных фтористых соединений, которые часто очень прочны, а по строению аналогичны комплексам кислорода. В настоящее время синтезировано большое количество органических соединений фтора.
Фтор довольно широко распространен в природе. Среди других химических элементов он занимает тринадцатое место в литосфере, составляя 0,065 вес. % земной коры. Известно свыше 100 фторсодержащих минералов, среди которых наиболее богаты фтором криолит Na3AlF6(54, 3% фтора) и флюорит — CaF2 (48,7%); менее богаты фторапатит — CaF2*Ca4(PO4)3, биотит, мусковит, содержащие 3—4% фтора.
Несмотря на широкую распространенность фтора в природе, содержание его в почвах почти не изучено. По данным А.П. Виноградова (1957), количество фтора в почвах СССР составляет 30—320 мг/кг. Робинсон и Эджинстон (Robinson, Edginton, 1946) на основании 137 определений в образцах различных типов почв США установили еще более широкое (10—700 мг/кг и более) колебание в содержании фтора, причем более высокий процент его наблюдался в тяжелых по механическому составу почвах. Готье (Gautier, 1916) нашел в почвах Франции 6*10в-3—2,2*10в-2% фтора; Вильсон (Wilson а. о., 1941) — в почвах Индии 3*10в-3—3,2*10в-1; Фелленберг (Fellenberg, 1938) — в почвах Швейцарии 9,8*10в-3—3*10в-2%. В районах бывшего или современного вулканизма, а также там, где происходит рассеивание фторапатита, содержание фтора может превышать 1000 мг/кг почвы.
Источниками обогащения почв фтором кроме природных минералов служат также вулканические газы, дождевые воды, отходы промышленности, минеральные удобрения. В газах Везувия, вулканов Гавайских островов фтористый водород составляет 2,5% объема всего газа. Во время извержения Везувия Готье (Gauteri, 1916) обнаружил в воздухе 0,11 мг/л фтора. Макинтайр (Macintire, 1942) подсчитал, что в отдельных районах штата Теннесси (США) ежегодно выпадает с осадками 150 мг фтора на 1 га. Фелленберг (Fellenberg, 1938) в дождевой воде, собранной у вокзала, нашел 0,026 мг/л фтора. По его же данным, в 1 кг сажи, отложившейся в дымоходе, оказалось 49 мг водорастворимого фтора, а в 1 кг кокса — 19 мг.
В УССР среднее количество фтора в осадках 1948—1949 гг. составляло 0,0524 мг/л (Габович, 1957). Дымовые отходы развивающейся промышленности, а также отходы суперфосфатных заводов и других промышленных предприятий (производство алюминия, эмалей, стекла, различных химикатов, стали, кирпича, керамики) значительно пополняют запасы фтора в почвах, особенно вблизи крупных индустриальных центров, увеличивая его содержание в несколько раз (Морозов, Комм, 1953; Bredeman, 1956; Линдберг, 1959; Hluchau, Mayer, Able, 1964).
Наиболее распространенным источником пополнения запасов фтора в почвах являются фосфорные удобрения. Согласно производственным подсчетам Робинсона, на территории США в 1944 г. совместно с фосфорными удобрениями внесено около 94 000 т фтора. В Польше в 1960 г. с фосфорными удобрениями внесено около 9000 т фтора (Gorski, Sturnicka, 1961). Бредеман (Bredemann, 1956) на основании собственных исследований и литературных данных приводит такое содержание фтора в различных удобрениях (в мг на 100 г удобрений):
Концентрация фтора в природных водах значительно варьирует (0,01—27 мг/л). На Украине, по данным Р.Д. Габовича (1957), содержание фтора колеблется от 0,1 мг/л (в водах рек Закарпатья) до 0,6 (р. Молочная) и 0,84 мг/л (р. Кальмиус). Очень бедны им природные воды Львовской области (Турецкая, 1964). Черкинский (1953), обследовав 150 открытых водоемов РСФСР, в том числе Волгу, Дон, Каму, Тобол, Урал, Обь, Лену, Иртыш, Ангару, обнаружил в 82,2% проб 0,3 мг/л фтора; в 13,9% — 0,3—0,5; в 3,2% — 0,5—0,8 мг/л. В водах рек предгорья Ала-Тау его найдено 0,7—1,25 мг/л; рек Центрального Казахстана — 0,4—2,5; оз. Балхаш — 1,5; оз. Сабунды-Куль — до 7 мг/л (Крепкогорский и Кофтановский, 1953). Бедны фтором поды Полесской низменности БССР (Остапеня, Каган, Гельфер, 1960) — до 0,5 мг/л. В основных реках СССР его содержание таково: в Волге — 0,09—0,28 мг/л; Днепре — 0,09—0,20; Днестре — 0,087—0,31; Дунае — 0,10—0,249; Сыр-Дарье — 0,40 мг/л.
